精表处技术在沥青混凝土桥面预养护中的应用

吴祥燕　谢德龙　杨光　刘帮银

0 引言

沥青混凝土铺装层正越来越多地应用于中国桥面铺装结构中。然而，在行车荷载、主梁振动及紫外线、温度、水等外界多因素反复影响下，沥青混凝土铺装层早期破坏严重，极易出现疲劳裂缝、车辙、拥包、坑槽和沥青面层剥落[1-4]，加速铺装层的破坏，严重降低桥梁结构的实际使用寿命，并增加养护维修成本。同时，桥面铺装层的早期损坏及经常性的修复工作严重影响了桥梁的正常运营，造成较大的社会负面影响。沥青混凝土桥面预养护是延长桥面使用寿命、降低养护费用行之有效的方法。

在桥面沥青混凝土铺装层未出现或已出现沥青老化发白、微裂缝、细集料散失、渗水等现象时，采用预防性养护处理可有效保护桥面，并恢复沥青混凝土性能。精表处是一种在原路面结构强度足够大、行车质量较好的情况下，利用专业机械设备将环氧沥青路面养护剂均匀喷涂到沥青路面上，并同步撒布一层特制精砂，通过材料与旧路面的一系列物理化学反应形成具有空间网络结构保护层的技术，是当今最有效的预防性养护技术之一。

该技术成果通过多年的推广，已在重庆、四川、广东等地进行了广泛应用，并取得了成功。该技术的优势在于：采用环氧改性的沥青路面养护剂作为粘结主材，能对路面进行渗透吸附，重新粘结松散集料，并弥合微裂缝，特别是环氧养护剂的引入赋予材料较强的粘附性和强度[5-7]，配合特制精砂可在沥青路面形成一层超薄、耐磨、抗滑的保护层。与现有的雾封层、再生雾封层、稀浆封层、微表处等技术相比，精表处的粘附力更强，结构更稳定，耐磨抗滑性能更好，不受桥面标高及自重等限制，可多次使用。

本文结合重庆市某大桥沥青混凝土桥面预养护工程实践，对精表处在沥青混凝土桥面预养护中的应用技术及效果进行重点介绍。

1 施工试验范围及实施方案

1.1 施工试验范围

重庆某大桥沥青混凝土铺装层每个车道均出现了小坑槽、纵向开裂以及微裂缝，需进行预先处理，并做好桥面精表处预防性养护。经检测，路面平均构造深度为0.6 mm，摩擦摆值小于45 BPN，开裂处渗水系数不小于200 mL·min1。

为取得路面坑槽修补、裂缝处理及桥面精表处方案的实际效果，为整座桥的施工积累经验，并考虑技术的可行性、经济的合理性，特选择在桥面进行试验施工。

1.2 施工原材料

为保障桥面精表处施工的成功，对所使用的环氧沥青路面养护剂与特制精砂的质量必须进行有效控制。

1.2.1 环氧沥青路面养护剂技术要求

环氧沥青路面养护剂为多组分材料，各组分的技术指标见表1。

1.2.2 环氧沥青路面养护剂涂层主要技术指标

环氧沥青路面养护剂涂层是将环氧沥青路面养护剂各组分按配比混合后成形的涂层，具体指标见表2。

1.2.3 特制精砂

特制精砂选用特殊级配的金刚砂，具有较高的硬度和耐磨性能，颗粒形状较好，有较好的粘结性。特制精砂技术指标见表3。

1.3 施工机械

精表处施工用设备应能将环氧沥青路面养护剂均匀喷洒在路面。精砂撒布系统应能与环氧沥青路面养护剂喷洒系统同步工作，撒布均匀，撒布量可控。

1.4 施工方案的确定

1.4.1 确定环氧沥青路面养护剂用量

环氧沥青路面养护剂用量P0为

P0=（1/3）D0+（0～0.2） （1）

根据工前对路面构造深度的检测，路面平均构造深度D0=0.6 mm，为提高试验的对比性，选择环氧沥青路面养护剂单位用量为0.2、0.3、0.4 kg·m2分别进行试验。

在施工现场选择3处各1 m2的试验块，根据设计用量进行涂刷试验，通过路面对环氧沥青路面养护剂的吸收程度、对路面微裂缝的修复效果以及干燥情况的比对，确定最佳用量为0.4 kg·m2。

1.4.2 确定特制精砂用量

特制精砂的用量

M=（1/2～1）×P0 （2）

为与环氧沥青路面养护剂用量对应，分别选择特制精砂单位用量为0.2、0.3、0.4 kg·m2进行试验。

1.4.3 试验区域划分

根据确定的试验参数，将试验段分为3个区域，每个区域150 m，封闭施工。先对路面坑槽、开裂及油污、泥土进行处理后，实施精表处。施工区域划分及精表处主要施工参数见表4。

2 施工工艺及质量控制

本工程分3个工序施工：首先实施路面病害预处理，然后清理原路面，最后进行精表处施工。各工序按以下流程进行。

2.1 路面病害预处理

在实施精表处之前，路面上的坑槽、沉陷、车辙、拥包、开裂等病害需要提前处治，并符合国家相关标准要求。坑槽、沉陷、车辙、拥包、龟裂、网裂等结构性病害一般按照坑槽修补方法修复；纵、横向裂缝按照开槽灌缝方法修复。

2.1.1 坑槽修补

（1）坑槽的成型。按“圆洞方补”的原则，划出大致与路中心线平行或垂直的开槽修补轮廓线（正方形或长方形），每边至少应进入完好路面300 mm，并沿划好的修补轮廓线开挖坑槽。要求成型的坑槽壁面应尽可能保持与路平面垂直，坑槽底部平整、坚实，最后再将挖掉的旧料刨出坑槽，并将坑槽中的灰尘、碎屑、杂物和少量水分吹走。为使坑槽完全干燥，同时使坑槽壁面和底面材料能被加热软化，可采用加热装置。

（2）涂粘结层。选择热沥青、改性沥青为粘结层材料。将加热溶解后的改性沥青用毛刷均匀涂刷在坑槽底部及四周，一般要求粘结层材料喷洒量为0.4～0.6 kg·m2。喷洒量不宜过多，不允许坑槽底部有粘层油淤积，否则会使坑槽修补后出现泛油现象，同时降低新旧料间的粘结强度。

（3）修补材料的准备、摊铺和压实。修补材料备好后，可通过自动卸料装置卸入待修补的坑槽中，均匀地摊铺整平，随后压实。在对坑槽进行压实时，首先压实坑槽边缘的修补材料，使其填入坑槽中，再压实中间的修补材料，并连续不断地向边缘移动压实，且每次重叠压实一定宽度。

（4）封边修整工作。为了提高坑槽边缘新旧料接缝的耐水性和粘结强度，可对其进行封边处理，一般将环氧沥青材料均匀涂覆在新旧料接缝上。为加快封边材料的凝固，可均匀、薄薄地覆盖一层干净的砂或石屑，并对其加以保护。坑槽修补后质量应满足《公路沥青路面养护技术规范》（JTJ 073.2—2001）的要求。

2.1.2 开槽灌缝

（1）对路面宽度在3 mm以上的纵缝进行扩缝，用开槽机沿缝切开宽1 cm、深1 cm的线槽。

（2）用热吹风机将切开的线槽清理干净，保证槽内无灰尘、泥土、石屑及水分等[8]。

（3）用SBS改性沥青密封胶进行灌缝，将线槽填充饱满并露出路面0.3 cm左右。

2.2 路面清理

用路面强力清扫车清除路面表面的浮土、泥污，路边积泥较重的区域应用钢刷清理，直至路面清理干净，露出新鲜骨料。

2.3 精表处施工

（1）将环氧沥青路面养护剂各组分、特制精砂分别装入专用车储罐中，按照配比要求混合环氧沥青路面养护剂并充分搅拌，待用。

（3）按照设备操作规程及施工技术方案要求对施工专用车进行参数设置及调试。

（4）通过试喷验证施工专用车是否工作正常、各项技术参数是否准确、施工效果是否达标。一般试施工长度为15～20 m。

（5）试喷完成并确认技术参数后，即可正式施工。在施工过程中，如仪表有异常，或施工效果出现异常，应立即停止施工，找出原因，及时纠错。如喷洒过程中有局部不均匀、露白处，应及时补漏。

（6）施工完毕即进入养护时间。采用指压法确认材料是否表干，当环氧沥青路面养护剂形成硬度、表面特制精砂不脱落时，即可开放交通。

3 应用效果及评价

为了研究施工的实际效果，采取直观目测法和试验对比法对精表处施工前后的路面进行综合评价。根据《公路沥青路面设计规范》（JTG D50—2006）、《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40—2004）及《公路沥青路面养护技术规范》（JTJ 073.2—2001），结合精表处的特点，选取构造深度、摩擦摆值、渗水系数作为试验路段评价指标。

3.1 目测评价

桥面在实施精表处前，路面沥青老化发白，构造深度较小，且出现抗滑力不足的现象，路面分布较多微裂缝，每个车道均出现小坑槽和不规则纵向裂缝。

该试验段在实施精表处后，从I、II、III这3个区域的施工效果综合来看，路面覆盖了一层黝黑的抗滑涂层，微裂缝、纵向裂缝得到全部覆盖，沥青路面与标线的对比度增大，改善了路面行驶质量，具体效果见图1和图2。

3.2 试验对比评价

按《公路路基路面现场测试规程》（JTG E60—2008）规定的测试方法，对I、II、III这3个区域沥青路面的精表处施工前后进行检测，结果见表5。

3.3 评价结论

根据目测及试验检测对比结果，精表处对路面外观改善较大，同时路面构造深度及摩擦摆值得到较大改善，施工后的路面实现零渗水。经过1个月的持续观测及多次检测，得出以下结论。

（1）试验段中I、II、III区域所采用的精表处预养护技术，其主要施工参数均能满足路面需要。然而，在保持环氧沥青路面养护剂用量不变的情况下，特制精砂用量在0.2～0.4 kg·m2范围内逐渐增大时，实施精表处后的涂层构造深度、摩擦摆值也随之变大，说明特制精砂的使用有利于改善路面的抗滑性能。由试验段中I、II、III区域的实际试验施工效果及检测结果得出，I、II、III区域所选用的技术参数均能较好地满足本工程需要。I、II区域涂层有轻微外露底油现象，III区域覆盖较为完全，根据路面实际需要，III区域效果为最优，即环氧沥青路面养护剂用量为0.4 kg·m2、特制精砂用量为0.4 kg·m2是最优方案。

（2）从渗水试验及反复观测结果来看，开槽灌缝处理纵向裂缝后，其封水效果较好，且裂缝未见持续扩张发展。

4 精表处应用优势

（1）精表处所使用的材料中引入具有高粘附、高强度的特种环氧、固化剂以及高性能渗透剂，赋予了材料优异的粘附性、渗透性及综合力学性能，能轻松修复表层老化结构层。相对于传统雾封层技术，精表处是通过与旧路面进行物化反应形成保护层，不仅具有耐磨、防水、美观等特点，而且能有效改善道路的抗滑性能，这是传统雾封层无法做到的。

（2）精表处有利于降低道路的全寿命周期成本。经验表明，在桥梁使用周期中，可于早期运营阶段开始有计划地多次使用精表处养护，以保持沥青混凝土桥面在运营阶段均有较好的路面行驶质量。使用精表处进行3～4次预防性养护，可节约养护费用45%～50%[9]。

（3）精表处施工便捷，对交通影响小。在桥梁上施工，对施工的“快进快出”要求十分严格。采用自动化的机械装置进行精表处施工，方便快捷，可实现4～6 h通车，对交通影响小；且施工全过程可在常温下进行，不会消耗过多的能源也不会产生过多的污染物，节能环保。

5 结语

从试验效果来看，在沥青混凝土桥面实施精表处施工前，采用开槽灌缝方式对宽度在3 mm以上的裂缝进行处治是很有必要的。同时精表处能有效改善沥青混凝土桥面表层结构，阻止沥青路面病害的发生和发展，改善路面抗滑能力，密闭路面，延长路面的使用寿命。与传统的雾封层、微表处等技术相比，精表处具有厚度薄、质量小、耐磨抗滑的优点，且工序简单、施工快捷，质量易于控制，影响交通时间短，施工成本较低，是一种在沥青混凝土桥面预防性养护中值得推广应用的技术。

参考文献：

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[4] Cong L， Yang J， Zhu H R. A Study on Rutting Prediction of Asphalt Pavement for Orthotropic Steel Bridge Decks[J]. Journal of Testing and Evaluation，2009，37（5）： 505-509.

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[7] 张争奇，陶 晶，张思桐.桥面铺装环氧沥青防水粘结层性能试验与评价[J].长安大学学报：自然科学版，2011，31（4）：1-6.

[8] 刘凤山.浅层灌浆处理高速公路沥青路面横缝的应用[J].筑路机械与施工机械化，2009，26（3）：48-52.

[9] 吴祥燕，陈红梅.沥青路面养护剂在城市道路中的应用[J].市政设施管理，2011（2）：26-27.